DE3403910A1 - CARDANIC DOUBLE COUPLING - Google Patents
CARDANIC DOUBLE COUPLINGInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
- F16D3/64—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising elastic elements arranged between substantially-radial walls of both coupling parts
- F16D3/68—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising elastic elements arranged between substantially-radial walls of both coupling parts the elements being made of rubber or similar material
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
- B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
- B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
- B61C9/44—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with hollow transmission shaft concentric with wheel axis
Abstract
Description
Essen, den 3. Februar 1984 PZ 3349 Va/glEssen, February 3, 1984 PZ 3349 Va / gl
THYSSEN INDUSTRIE AGTHYSSEN INDUSTRIE AG
Am Thyssenhaus 1At Thyssenhaus 1
4300 Essen 14300 Essen 1
Kardanische DoppelkupplungCardanic double clutch
Die Erfindung bezieht sich auf eine kardanische Doppelkupplung zwischen einer Hohlwelle und einer durch diese gehenden Welle bestehend aus einer hohlstumpfförmigen, die Welle mit Spiel umschließenden Zwischenwelle und an deren Enden angeordneten elastischen Gelenkkupplungen, deren einander zugekehrte Hälften eine gemeinsame Nabe in Form der Zwischenwelle enthalten und deren Außenhälften der Hohlwelle bzw. der Welle angepaßte Naben und von diesen sternförmig ausgehende Arme aufweisen, die in Umfangsrichtung beiderseitig durch an vorgespannte Gummiblöcke anvulkanisierte Platten eingeschlossen sind.The invention relates to a cardanic double clutch between a hollow shaft and a shaft passing through this consisting of a hollow frustum-shaped intermediate shaft enclosing the shaft with play and at their ends arranged elastic articulated couplings, the mutually facing halves of which contain a common hub in the form of the intermediate shaft and the outer halves of which have hubs adapted to the hollow shaft or the shaft and arms extending from these in a star shape and extending in the circumferential direction are enclosed on both sides by plates vulcanized to prestressed rubber blocks.
Eine derartige Kupplung ist durch die DE-OS 23 53 256 bekannt (Fig.2). Sie erreicht die erforderliche kardanische Beweglichkeit dadurch, daß zwischen den Außenhälften der Kupplung zwei Gelenkebenen hintereinander geschaltet sind. Dabei besteht jede Kupplungsebene aus einzelnen, gleichmäßig auf dem Umfang der Kupplung angeordneten Gummipaketen« Ihre Einbaulage ist so vorgesehen, daß die gleiche Anzahl von Armen sowohl von der Nabe der Außenhälften als auch vom zugehörigen Ende der Zwischenwelle in den einzelnen Gelenkebenen sternförmig ineinandergreifen.Such a coupling is known from DE-OS 23 53 256 (FIG. 2). It achieves the required cardanic mobility in that two joint planes one behind the other between the outer halves of the coupling are switched. Each coupling level consists of individual rubber packets evenly arranged around the circumference of the coupling The installation position is provided so that the same number of arms both from the hub of the outer halves and from the associated end of the intermediate shaft interlock in a star shape in the individual joint planes.
Dabei entstehen Lücken, in die die einzelnen Gummipakete unter Vorspannung eingebaut werden. Vorspannungswege, Einbaulage und Gummipaketfedercharakteristik sind so aufeinander abgestimmt, daß die Summe aller Kräfte in eingebautem Zustand Null ist. Es verbleibt somit keine um-This creates gaps in which the individual rubber packages are pretensioned to be built in. Preload travel, installation position and rubber package spring characteristics are coordinated in such a way that the sum of all forces is zero when installed. There is therefore no un-
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laufende Restkraft, die zu Unwucht führen könnte. Die Dimensionierung dieser bekannten Doppelkupplung ist außer vom einzelnen Gummipaket, das auf die gleichzeitigen Forderungen nach Drehelastizität und Rückstellkraft abgestimmt ist, abhängig von der Belastbarkeit der einzelnen Arme.running residual force that could lead to imbalance. The dimensioning this well-known double clutch is apart from the individual rubber package, which is based on the simultaneous demands for torsional elasticity and restoring force is matched, depending on the resilience of the individual arms.
Auf Grund der vorliegenden Geometrie muß ein relativ hochwertiges Gußmaterial wie Stahlguß verwendet werden. Dies wiederum führt dazu, daß die Doppel kupplung relativ schwer ist.Due to the existing geometry, a relatively high-quality casting material must be used such as cast steel can be used. This in turn means that the double clutch is relatively heavy.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Doppelkupplung der eingangs genannten Art leichter zu gestalten und zugleich fertigungstechnisch einfacher auszubilden.The invention is based on the object of providing a double clutch of the initially introduced named type easier to design and at the same time easier to train in terms of production technology.
Die Erfindung besteht darin, daß jeder Gummiblock außer den Platten aus zwei in der Seitenansicht der Kupplung spiegelbildlichen Gummihalften und einem dazwischenliegenden mit der Spitze der Kupplungsmitte zugewandten Keil besteht, der die Gummihälften durch Vulkanisation festhält und mit der Zwischenwelle lösbar verbunden ist.The invention consists in that every rubber block except for the plates from two rubber halves mirrored in the side view of the coupling and an intermediate wedge with the tip of the coupling center facing, which holds the rubber halves in place by vulcanization and is detachably connected to the intermediate shaft.
Als Elastomer-Einheit für Links- und Rechtsdrehung ist nunmehr ein einziger Gummiblock mit zwei jeweils für sich wirksamen Gummiteilen vorhanden. Der Stand der Technik sah hierfür zwei Einzelpakete vor. Gegenüber ihm sind bei der Erfindung das etwaige Gummivolumen und die erforderlichen Vulkanisationsflächen unverändert. Die zwei nebeneinander angeordneten Gummiteile der Elastomer-Einheit sind allerdings mit ihren Innenseiten direkt an einen Metallkeil anvulkanisiert, um den Gummiblock zu bilden. Die anvulkanisierten Platten an den Außenseiten des Gummiblockes sind erhalten geblieben. Da nunmehr die innenliegenden Platten des Standes der Technik entfallen sind, ist die Gesamteinheit in der Umfangsrichtung um zwei Plattenstärke kurzer geworden. Die Gummiblöcke können daher nach innen verschoben und der Durchmesser der Doppelkupplung reduziert werden, bis die Festigkeiten der Teile sich etwa wie bei dem Stand der Technik einstellen. Die Doppelkupplung wird somit leichter. Da andererseits die Keile zu den Innenhälften der Doppel kupplung gehören, von ihnen aber infolge der Schraubenbe-There is now only one elastomer unit for left and right rotation Rubber block with two individually effective rubber parts available. The state of the art provided for two individual packages for this. Opposite to any rubber volume and the required vulcanization surfaces are unchanged in the invention. The two next to each other arranged rubber parts of the elastomer unit are vulcanized with their insides directly to a metal wedge, around the Form rubber block. The vulcanized plates on the outside of the rubber block have been preserved. Since now the inner Plates of the prior art are omitted, the overall unit has become shorter by two plate thicknesses in the circumferential direction. The rubber blocks can therefore be shifted inwards and the diameter of the double clutch reduced until the strength of the parts is improved set roughly as in the prior art. The double clutch is thus lighter. On the other hand, the wedges to the inner halves belong to the double clutch, but due to the screw
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festigung getrennt sind, kann die Zwischenwelle ohne zwischen Gummipakete greifende Arme als reiner Drehteil gefertigt werden. Dadurch wird die Herstellung billiger.are separated, the intermediate shaft can without between rubber packets gripping arms are manufactured as a pure turned part. This makes production cheaper.
Der Wegfall der zwei innenliegenden anvulkanisierten Platten kann aber bei Beibehaltung der Abmaße der bekannten Kupplung auch zu der Verdickung der Arme führen. Diese Maßnahme ermöglicht den Einsatz einer Leichtmetallegierung. Unter Beibehaltung der gleichen Sicherheiten ist dadurch eine Gewichtseinsparung von 40 bis 60 % zu erreichen.The omission of the two internal vulcanized plates can also lead to the thickening of the arms while maintaining the dimensions of the known coupling. This measure enables the use of a light metal alloy. While maintaining the same level of security, weight savings of 40 to 60 % can be achieved.
Vorteilhaft verlaufen die Platten parallel zu den Vulkanisationsflächen der Keile, um gleich starke Gummihälften zu erzielen. Die Platten können aber zweckmäßig auch in einer durch die Achse der Kupplung verlaufenden Ebene liegen, damit die Gummihälften in Achsrichtung gesehen selbst keilförmig sind und eine andere Lastverteilung hervorrufen. In beiden Fällen stehen die anvulkanisierten äußeren Platten keilförmig zueinander, so daß die Gummiblöcke etwa zur Hälfte bis zu 2/3 ihrer radialen Höhe eingesetzt werden können, bis sie zur leichten Anlage kommen. Mit Hilfe einer Montagevorrichtung, die radialen Druck auf die Gummiblöcke ausübt, kann jetzt die Endmontage leichter erfolgen. Dabei können zweckmäßig die Gummiblöcke im durch die Achse der Kupplung gehenden Schnitt selbst eine Keilform aufweisen.The plates advantageously run parallel to the vulcanization surfaces of the wedges to achieve equally strong rubber halves. The plates can, however, expediently also be arranged in one that extends through the axis of the coupling Lay flat so that the rubber halves are wedge-shaped as seen in the axial direction and cause a different load distribution. In both Cases the vulcanized outer plates are wedge-shaped to one another, so that the rubber blocks are about half up to 2/3 of their radial height can be used until they come to the easy plant. With the help of a jig, apply radial pressure on the rubber blocks exercises, the final assembly can now be done more easily. The rubber blocks can expediently go through the axis of the coupling Section itself have a wedge shape.
Um die Montage weiter zu erleichtern, weisen vorteilhaft die Platten umgebogene, die Arme umfassende Ränder auf. Dabei sind zweckmäßig die Platten je zweier benachbarter Gummiblöcke durch am Arm liegende Arretierungskeile und durch eine den Arm und die Arretierungskeile durchsetzende Schraube radial gehalten.In order to further facilitate assembly, the plates advantageously have bent edges encompassing the arms. The plates of two adjacent rubber blocks are expediently supported by locking wedges on the arm and held radially by a screw penetrating the arm and the locking wedges.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Doppelkupplung zum Verbinden einer in einem Drehgestell oder Rahmen gelagerten Achse eines Achsantriebes für Schienenfahrzeuge mit einer die Achse mit Spiel umschließenden, abtreibenden Hohlwelle eines Getriebes einzusetzen, das an der Stirnseite eines in Fahrtrichtung liegenden Elektromotors angeflanscht und zusammen mit dem letzteren im Drehgestell oder Rahmen befestigt ist.The double clutch has proven to be particularly advantageous for connecting an axle of an axle drive for rail vehicles mounted in a bogie or frame with an axle with Use the play-enclosing, abortive hollow shaft of a transmission, which is located on the end face of an electric motor in the direction of travel is flanged and fixed together with the latter in the bogie or frame.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten AusfUhrungsbeispielen näher erläutert. 5In the following the invention is illustrated schematically with reference to in the drawings illustrated exemplary embodiments explained in more detail. 5
Es zeigenShow it
Figur 1 eine Doppel kupplung in Achsrichtung gesehen, zum Teil im SchnittFigure 1, a double clutch seen in the axial direction, partly in section
nach der Linie I-I der Figur 2;
10according to the line II of Figure 2;
10
Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Figur 1;FIG. 2 shows a section along the line II-II of FIG. 1;
Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Figur 1; Figur 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Figur 1 undFIG. 3 shows a section along the line III-III of FIG. 1; Figure 4 shows a section along the line IV-IV of Figure 1 and
Figur 5 einen Doppelachsantrieb teilweise im Schnitt von oben gesehen.FIG. 5 shows a double-axle drive, partially seen in section from above.
Mit 1 ist eine kardanische Doppelkupplung.bezeichnet, die außer einer Winkelabweichung der mit ihr verbundenen Wellen auch einen parallelen Achsversatz gestattet. Die Doppelkupplung 1 besteht nach den Figuren 1 und 2 aus zwei elastischen Gelenkkupplungen 2 und 2a, die miteinander durch eine hohl stumpfförmige Zwischenwelle 3 verbunden sind. Jede der Gelenkkupplungen 2 bzw. 2a enthält eine Außenhälfte 4 bzw. 4a mit einer Nabe 5 bzw. 5a, von der strahlenförmig mehrere Arme 6 ausgehen (dargestellt sind sechs). Zwischen den Armen 6 sind innerhalb eines Kreisringes Gummiblöcke 7 mit Vorspannung eingesetzt. Diese weisen eine Kreissegmentform auf und sind so aufgebaut, daß an einem mittleren Keil 8, der mit seinem schmalen Ende der Kupplungsmitte zugekehrt ist, symmetrisch Gummihälften 9 anvulkanisiert sind, die an ihren freien Endflächen ebenfalls durch Vulkanisation und in symmetrischer Anordnung durch Platten 10 abgeschlossen sind.A cardanic double clutch is designated with 1, which apart from one Angular deviation of the shafts connected to it also allows a parallel axial offset. The double clutch 1 consists according to FIG. 1 and 2 from two elastic articulated couplings 2 and 2a, which are connected to one another by a hollow, frustum-shaped intermediate shaft 3. Each of the Articulated couplings 2 or 2a contain an outer half 4 or 4a with a hub 5 or 5a, from which a plurality of arms 6 radiate out (six are shown). Between the arms 6 rubber blocks 7 are inserted with pretension within a circular ring. These wise a circular segment shape and are constructed so that on a central wedge 8, which faces with its narrow end of the coupling center is, symmetrically rubber halves 9 are vulcanized, which at their free end faces also by vulcanization and in symmetrical Arrangement by plates 10 are completed.
Während die Vulkanisationsflächen 11 der Keile 8 und die Platten 10 stets in zu der Kupplungsachse parallelen Ebene liegen, verlaufen die Platten 10 in Figur 1 parallel zu den Vulkanisationsflächen 11, so daß dadurch gleich starke Gummihälften 9 entstehen. Die Neigungen können aber in nicht dargestellter Weise auch so gewählt werden, daßWhile the vulcanization surfaces 11 of the wedges 8 and the plates 10 always lie in a plane parallel to the coupling axis, the plates 10 in FIG. 1 run parallel to the vulcanization surfaces 11, so that equally strong rubber halves 9 arise. The inclinations can, however, also be chosen in a manner not shown so that
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sowohl die Vulkanisationsflächen 11 als auch die Ebene der Platten sich in der Kupplungsachse schneiden, so daß diesmal selbst die Gummihälften 9 keilförmig sind. Dadurch ergibt sich eine andere Lastverteilung im Gummimaterial. In diesem Fall können die Gummiblöcke 7 auch im Radialschnitt gemäß Figur 4 keilförmig sein derart, daß ihre symmetrischen Keilflanken sich in einem Punkt der Kupplungsachse zusammentreffen .both the vulcanization surfaces 11 and the plane of the plates intersect in the coupling axis, so that this time even the rubber halves 9 are wedge-shaped. This results in a different load distribution in the rubber material. In this case, the rubber blocks 7 can also be wedge-shaped in the radial section according to FIG. 4 such that their symmetrical wedge flanks meet at one point on the coupling axis .
Nach Fig. 3 weist jede Platte 10 mindestens einen umgebogenen Rand auf, der den anliegenden Arm 6 seitlich umfaßt und mit einer Ausnehmung 13 versehen ist. In diese greift jeweils ein Arretierungskeil 14 ein, der mittels einer den Arm 6 durchsetzenden Schraube 15 an den Seitenflächen befestigt ist. Dadurch sind die Gummiblöcke 7 radial an den Armen 6 gehalten.According to FIG. 3, each plate 10 has at least one bent edge which laterally encompasses the adjacent arm 6 and is provided with a recess 13. A locking wedge 14 engages in each of these, which is fastened to the side surfaces by means of a screw 15 penetrating the arm 6. As a result, the rubber blocks 7 are radially to the Arms 6 held.
Die Keile 8 sind in der Radiallinie der Kupplung jeweils mittels zweier Schrauben 16 mit entsprechenden Pratzen 17 der Zwischenwelle 3 derart verbunden, daß zwischen den verbundenen Teilen Reibschluß entsteht. Dadurch entstehen für die Gelenkkupplungen 2 und 2a an sich die Innenhälften, die mittels der als Naben dienenden Zwischenwelle 3 ineinander übergehen, wie eingangs erwähnt.The wedges 8 are in the radial line of the coupling by means of two Screws 16 with corresponding claws 17 of the intermediate shaft 3 in this way connected that there is frictional engagement between the connected parts. This creates the inner halves for the articulated couplings 2 and 2a, which merge into one another by means of the intermediate shaft 3 serving as hubs, as mentioned at the beginning.
Während die Nabe 5 auf einer massiven Welle 18 sitzt, ist die Nabe 5a mittels einer Stirnverzahnung 19 und durch Durchgangslöcher 20 gesteckter Schrauben mit einer Hohlwelle 21 verbunden. Die letztere und die durch sie gehende Welle 18 können einander gegenüber in Abhängigkeit von den konstruktiven Möglichkeiten über die Doppelkupplung 1 kardanisch bewegen oder einen Achsversatz haben.While the hub 5 is seated on a solid shaft 18, the hub is 5a connected to a hollow shaft 21 by means of a spur toothing 19 and screws inserted through through holes 20. The latter and the Shaft 18 passing through them can be gimbaled to one another via the double clutch 1, depending on the structural options move or have an offset.
Oberhalb der Schrauben 15 in den Armen 6 sind Löcher 22 vorhanden, in denen eine nicht dargestellte Montagevorrichtung befestigt werden kann. Diese drückt radial gleichzeitig auf die Platten 10 und den Keil 8 eines einzelnen Gummiblockes 7, bis einerseits am Keil 8 die beiden Schrauben 16 montiert werden können und andererseits die Platten 10 so weit heruntergedrückt sind, daß die erforderliche VorspannungAbove the screws 15 in the arms 6 there are holes 22, in which a mounting device, not shown, can be attached. This presses radially simultaneously on the plates 10 and the Wedge 8 of a single rubber block 7 until, on the one hand, the two screws 16 can be mounted on the wedge 8 and, on the other hand, the plates 10 are pressed down so far that the required preload
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entsteht und die Arretierungskeile 14 eingelegt und angeschraubt werden können. 5 Figur 5 zeigt die Anwendung der Doppelkupplung 1 in einem Doppelachsantrieb für Schienenfahrzeuge. Mit 23 ist ein längs zur Fahrtrichtung liegender Elektromotor bezeichnet, an dessen Stirnseite je ein Winkelgetriebe 24 angeflanscht ist, welches mit Hilfe von Kegelrädern und 26 die Hohlwellen 21 antreibt, die die Welle 18 der Laufräder mit Spiel umgeben. Der Elektromotor 23 ist zusammen mit den Winkelgetrieben 24 durch elastische Aufhängungen 28 mit dem Drehgestellrahmen verbunden. Jede Hohlwelle 21 ist an einem Ende mit der zugehörigen Welle 18 über die Doppelkupplung 1 verbunden, wie vorstehend beschrieben.arises and the locking wedges 14 are inserted and screwed on can. 5 Figure 5 shows the application of the double clutch 1 in a double axle drive for rail vehicles. With an electric motor lying longitudinally to the direction of travel is referred to, on the end face of each an angular gear 24 is flanged, which with the help of bevel gears and 26 drives the hollow shafts 21, which the shaft 18 of the impellers surrounded with play. The electric motor 23, together with the angular gears 24, is connected to the bogie frame by elastic suspensions 28 tied together. Each hollow shaft 21 is connected at one end to the associated shaft 18 via the double clutch 1, as described above.
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Essen, den 3.2.1984 PZ 3349 Va/glEssen, 3.2.1984 PZ 3349 Va / gl
BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE LIST
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